(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、ＬＥＤの照度特性にばらつきがあっても、被照射面における照度を均一化することができ、且つ、配線のある基板側からシール剤に対して配線越しに照射した場合であっても、配線の陰の部分のシール剤を硬化させることができる基板を貼り合わせる光照射装置を提供することにある。【解決手段】  本発明に係る基板を貼り合わせる光照射装置は、２枚の基板間に設けられたシール剤に光を照射して基板を貼り合わせる光照射装置において、該光を出射する光源は、同一基板上に配置された複数のＬＥＤと該複数のＬＥＤの光を内部で導光する導光体とによってセグメント光源を構成し、該セグメント光源が複数並べられて構成され、該導光体の内部には、該複数のＬＥＤからの光が照射されるインテグレータレンズと該インテグレータレンズからの出射光が照射されるコンデンサーレンズとが設けられ、又は、該複数のＬＥＤからの光が照射される透過型拡散体が設けられたことを特徴とする。【選択図】図１
2010282733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板間に設けられたシール剤に光を照射して基板を貼り合わせる光照射装置において、
該光を出射する光源は、同一基板上に配置された複数のＬＥＤと該複数のＬＥＤの光を内部で導光する導光体とによってセグメント光源を構成し、該セグメント光源が複数並べられて構成され、
該導光体の内部には、該複数のＬＥＤからの光が照射されるインテグレータレンズと該インテグレータレンズからの出射光が照射されるコンデンサーレンズとが設けられ、又は、該複数のＬＥＤからの光が照射される透過型拡散体が設けられた
ことを特徴とする基板を貼り合わせる光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを多数備えた線状ないし面状の光源を形成する光照射装置に係わり、特に、液晶パネル等の基板を貼り合わせ光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤを備えた光照射装置としては、例えば、特許文献１に、多数のＬＥＤを基板上に並べて配置した紫外線照射装置が記載されている。この装置は、液晶パネル基板の最大サイズに相当するような、大面積の基板の全面にＬＥＤ素子を敷き詰めて配置し、予定されたシール剤の硬化に必要なＬＥＤのみを点灯させて照射する装置である。
【０００３】
図５は、ＬＥＤが基板上に並べて配列されてなる光照射装置の概念図であり、図５（ａ）は光源部分を正面から見た説明図、図５（ｂ）は横方向から見た説明図である。この光照射装置においては、光源１００は多数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）１０１によって構成されており、光源ステージ１０２上にＬＥＤ１０１が敷き詰められるように配置されている。同装置には、ＬＥＤ１０１の各々に対してＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源装置（不図示）を備えており、ワーク１０３の形状に合わせて点灯領域が選択、指定されて、電源装置よりＬＥＤ１０１に電力が供給される。例えば、特許文献１に記載の技術では、ワーク１０３は液晶パネル基板である。この場合、２枚の基板の間にはシール剤が所定の画枠に沿って矩形形状に形成されており、その画枠内に液晶が充填されている。基板に挟み込まれたシール剤の硬化を行なうために、矩形形状の点灯領域に対応したＬＥＤ１０１にのみ電力を供給して点灯する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３５６１７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような、光照射装置では、以下の２つの問題があった。
【０００６】
第１の問題点は、ついて説明する。
上記のような、基板上にＬＥＤ１０１を並べて配置した光照射装置では、個々のＬＥＤ１０１間の照度のばらつきや、ＬＥＤ１０１間の劣化特性のばらつきに起因して、照射領域において、均一な光照射を実現できないことがある。それは、ＬＥＤ１０１の製造工程における素子の膜質（膜厚、組成）や成膜条件（温度分布、昇温速度）といった作製上のパラメータに由来して、１枚のウエハーから複数のＬＥＤを作製する場合でもこのようなパラメータをウエハーの全体において均一化することは現実的には困難なためである。そのため、同一ウエハーから製作されたＬＥＤであっても、微小な作製上のパラメータの相違に由来して特性上ばらつきが発生する。このような条件のもので、図５に示した装置のように、多数のＬＥＤ１０１を面上に並べて配置した装置では、例えば、ＬＥＤ１０１ごとに光量や、わずかであるが放射光のスペクトル（波長）にばらつきが生じる。そのため、照射領域において均一な照度を得ることが難しく、所望の光照射を行なうことができないことがある。
【０００７】
また、このような装置では、あるＬＥＤ１０１が不点灯になった場合、残りのＬＥＤ１０１のみで予定された照度を補完することは難しいという問題もある。具体的には、１つのＬＥＤ１０１が不点灯になった場合、その周囲のＬＥＤ１０１の入力を上げたとしても、その入力の影響は異常のないＬＥＤ領域にまで及び、不点灯になったＬＥＤ部分で所定の照度が得られたとしても、それに隣接する部分において、高い照度分布となり、結果として全体の照度均一度が損なわれることになる。
【０００８】
上記の問題に対して、発光面積が小さい、照射角度範囲が狭いというＬＥＤのデメリットを回避するため、ＬＥＤの全面に凹レンズを設ける等の対策を講じることが考えられる。しかしながら、このような技術によっても他のＬＥＤによって補完可能な光量は限られている。よって、元々ＬＥＤの照度にばらつきがあったり、早期に照度が低下したり、不点灯のＬＥＤが生じた場合、照射領域において照度を均一化したり、またこれを維持したりすることは困難である。とりわけ、予定された照射領域において、設定された照度分布を維持しなければならない用途においては、このような照度低下はワークやプロセスにおいて大きな影響を与えるため問題となる。
第２の問題点は、ワークの構造の変化にある。
図６（ａ）は、従来のディスプレイパネルを正面から見た図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の従来のディスプレイパネルとなるガラス基板の端部の一部を拡大して示した断面図（図６（ａ）のＢ−Ｂ断面の一部拡大図）である。
図６（ａ）に示すように、表側（画像を見る側）のガラス基板１０３ａの内面のシール剤１０３ｃ近辺において生じ易い画面の乱れを防止するためのブラックマトリックス１０３ｄが配置され、裏側のガラス基板１０３ｂの内面のシール剤１０３ｃには各液晶駆動素子からの配線１０３ｅが横断して配置されている。
【０００９】
従来は、このブラックマトリックス１０３ｄやシール剤１０３ｃが設けられる、いわゆる額縁と呼ばれる画面周辺部には余裕があり、ブラックマトリックス１０３ｄを設ける位置とシール剤１０３ｃを設ける位置とが、図６（ｂ）に示すように重なるようなことはなく、離れて配置されていた。そのため、表側のガラス基板１０３ａ、即ち、ブラックマトリックス１０３ｄが形成されているカラーフィルタ側から紫外線をシール剤１０３ｃに照射してシール剤１０３ｃを硬化させることが可能であった。
【００１０】
しかし、近年、例えばノートパソコンを例にとると、液晶の表示面積は大きくなり、パソコンは小さくなる傾向にある。そのため、上記額縁と呼ばれる部分の面積をどんどん小さくすることが要求され、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示すように、ブラックマトリックス１０３ｄとシール剤１０３ｃとが重なるように設けられるようになってきた。そのため、従来のように、紫外線をブラックマトリックス１０３ｄが設けられている表側のガラス基板１０３ａ側から照射したのではシール剤１０３ｃを硬化させることができないため、液晶駆動素子を動作させる配線１０３ｅが設けられた裏側のガラス基板１０３ｂ側から照射することが余儀なくされる。
【００１１】
しかし、この画素となる液晶駆動素子からの配線１０３ｅは、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示すように、シール剤１０３ｃ上に設けられ、その本数は画素数に応じて設けられる。このような配線１０３ｅのあるシール剤１０３ｃに対して紫外線を配線１０３ｅ越しに照射した場合、配線１０３ｅの陰の部分に紫外線を回り込ませることができず、シール剤１０３ｃを硬化させることは困難であった。
【００１２】
本発明は、上記の２つの問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ＬＥＤの照度特性にばらつきがあっても、被照射面における照度を均一化することができ、且つ、配線のある基板側からシール剤に対して配線越しに照射した場合であっても、配線の陰の部分のシール剤を硬化させることができる基板を貼り合わせる光照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る基板を貼り合わせる光照射装置は、２枚の基板間に設けられたシール剤に光を照射して基板を貼り合わせる光照射装置において、該光を出射する光源は、同一基板上に配置された複数のＬＥＤと該複数のＬＥＤの光を内部で導光する導光体とによってセグメント光源を構成し、該セグメント光源が複数並べられて構成され、該導光体の内部には、該複数のＬＥＤからの光が照射されるインテグレータレンズと該インテグレータレンズからの出射光が照射されるコンデンサーレンズとが設けられ、又は、該複数のＬＥＤからの光が照射される透過型拡散体が設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光照射装置は、上記特徴により、導光体の内部で複数のＬＥＤの照度特性にばらつきがあっても、被照射面における照度を均一化することができ、且つ、配線のある基板側からシール剤に対して配線越しに照射した場合であっても、配線の陰の部分のシール剤を硬化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る基板を貼り合わせる光照射装置の説明図である。
【図２】本発明に係るセグメント光源の説明図である。
【図３】（ａ）本発明に係るセグメント光源の説明図である。（ｂ）本発明に係る指向性を有する透過型拡散体の説明図である。（ｃ）比較例に係る指向性を有する透過型拡散体の説明図である。（ｄ）本発明に係る光学素子の説明図である。
【図４】本発明に係るセグメント光源の説明図である。
【図５】従来に係る光照射装置の説明図である。
【図６】課題を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１の実施例について、図１及び図２を用いて説明する。
図１（ａ）は、光照射装置を示した斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に具備された光源ユニット群の斜視図である。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、この光照射装置１の被照射領域の大きさ（ｆ×ｇ）は、例えば液晶パネル基板のＧ８基板では、約２２００ｍｍ×２５００ｍｍという、大画面を形成することができる。この実施例では、光源ユニット３を５×２ユニット、つまり全１０ユニット配置して構成されている。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、光源ユニット群３は、セグメント光源２を多数並べて配置することで構成される。
セグメント光源２は、個別に給電が可能となるリード線（不図示）が形成された支持板８上に並べて配置して固定され、多数並べて配置されたセグメント光源２は一体にユニット化された光源ユニット群３を構成している。支持板８には背面に水冷孔９１が形成された水冷板９が設けられ、更にその背面部分には、前記リード線に接続された電源ユニット１０が配置されている。この光源ユニット群３の大きさ（ｄ×ｅ）は、例えば約１１３０ｍｍ×５１０ｍｍである。
【００１９】
続いて図２を用いて、前記光源ユニット３に具備されるセグメント光源２について、説明する。
図２（ａ）は、セグメント光源２を透光性レンズ体２７１の光出射面側から見た図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示すワークにおいて、セグメント光源２から出射された光Ｌが照射されたときの拡大断面図（図２（ｂ）の点線で囲った部分の拡大図）である。
なお、図２には、図１に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００２０】
セグメント光源２は、同一基板２１上に透光性樹脂２２にモールドされたＬＥＤ素子２３（以下ＬＥＤ２３という）を、例えば、５つ備えて構成されており、基板２１と垂直かつ光放射方向に向かって導光体２４が、一定の長さに亘って伸びるように形成されている。ＬＥＤ２３は、いずれも紫外域の光を放射するものであり、ほぼ同一波長の光を放射するものである。なお、ここでいう「紫外域の光」とは、少なくとも水銀ランプの主波長（３６５、４０５、４３６）の何れか又は複数を含むものである（Ｒ，Ｇ，Ｂの光を予め混合して白色光とするものとは相違する。）。
【００２１】
このように、同一波長域のＬＥＤ２３を複数備えるのは、１つが仮に不点灯となった場合でも、他のＬＥＤ２３からの光出力でこれを補うためである。すなわち、他の点灯できるＬＥＤ２３への給電量を大きくすることで、これらの光出力を大きくすることができ、結果的に不点灯となったＬＥＤ２３の光出力を補うことができる。なお、同一波長域とはスペクトル分布が完全に一致することを意味するものではなく、１つのセグメント内においてＬＥＤ２３が互いに光を補うことができる程度であればばらつきがあっても構わない。
導光体２４は、金属板を角状の筒体に成形した中空の筒体のものが用いられ、ＬＥＤ２３から放射された光を外方向に漏れないように構成される。
なお、基板２１の背面には、放熱用フィン２５が設けられ、ＬＥＤ２３から放射された熱を放熱可能に構成されている。
【００２２】
透光性樹脂２２にモールドされた各ＬＥＤ２３は、さらに、透光性レンズ体２７１にモールドされており、透光性レンズ体２７１は、ＬＥＤ２３から放射された光を、平行光として放射する光学素子としての機能を有し、透光性レンズ体２７１から放射された光は、例えば、インテグレータレンズ２８（２８１，２８２）により混合されて導光体２４のインテグレータレンズ２８（２８２）の光出射面２８２１より出射される。すなわち、このセグメント光源２においては、透光性レンズ体２７１と、インテグレータレンズ２８が、ＬＥＤ２３からの光を混合して光出射面２８２１に導光するための機能を備えている。
なお、ここでいう平行光について説明する。ＬＥＤ２３から放射される光は、指向性を有するものの広がりをもった光、すなわち角度を有した光である。この光を光学素子によって広がりを抑制し、角度成分を小さくした光が本願でいう平行光である。
【００２３】
光出射面２８２１から出射された光は、導光体２４の内部に配置されたコンデンサーレンズ２９１に入射される。コンデンサーレンズ２９１から出射される光は、コンデンサーレンズ２９１の光出射面２９１１に対して垂直な方向（図２（ｂ）における紙面上下方向）に対して例えば２５°以上の角度成分を有した光として、コンデンサーレンズ２９１の出射面２９１１上の至る所から出射され、ワーク５に照射される。ワーク５の照射面は、コンデンサーレンズ２９１の光出射面２９１１と平行であるので、セグメント光源２からの光は、ワーク５への照射面に対しても例えば２５°以上の角度成分を有して照射される。
【００２４】
図２（ｃ）に示すように、ワーク５は、一対のガラス基板５１，５２の間にシール剤５３が設けられる。一方のガラス基板５１の内面には、図示しない液晶駆動素子を駆動させるための配線５５が配設され、他方のガラス基板５２の内面には、ブラックマトリックス５２が設けられる。セグメント光源２からの放射光Ｌは、ワーク５の一方のガラス基板５５側から照射される。一対のガラス基板５１，５２は、光透過性を有することから、セグメント光源２からの放射光は、一方のガラス基板５２を透過して、シール剤５を照射する。このとき、セグメント光源２からの放射光は、コンデンサーレンズ２９１によって角度を有した光になっているので、配線５５間を透過した光は、配線５５の陰の部分のシール剤５３を照射でき、硬化させることができる。
【００２５】
セグメント光源２に内蔵される各ＬＥＤ２３からの放射光は、導光体２４においてインテグレータレンズ２８によって混合され、コンデンサーレンズ２９１によって角度成分を有した光として出射される。これにより、ワーク５の照射面上のセグメントを照射する。このとき、このセグメント光源２は、隣接するセグメント光源２が照射する予定の照射面上のセグメントと部分的に重なり合って照射する構成とすることによって、照射面上のセグメントの境界においても照度を落とさず、ワーク５の照射面全体を照射する構成とすることができる。
【００２６】
第１の実施例に係る光照射装置は、具備されるセグメント光源２において、インテグレータレンズ２８によってＬＥＤ２３からの出射光を混合することにより、ＬＥＤ２３の特性による照度のばらつきが抑えられ、ワーク５の被照射面における照度を均一化することができる。さらに、混合された光をコンデンサーレンズ２９１によって角度を有した光にすることができるので、配線５５の陰の部分のシール剤５３を硬化させることができる。
【００２７】
インテグレータレンズ２８は、複数のセルレンズが設けられており、フライアイレンズとも呼ばれる。このインテグレータレンズ２８は、入り口側の各セルレンズで入射された光は、出射面２８１側の各セルレンズから出射され、各セルレンズからの出射光が重畳されることで混合される。このとき、インテグレータレンズ２８に入射された光が、第１の実施例のように、光学素子によって平行光にされていることで、インテグレータレンズ２８からの出射光が所望の位置で重畳させることができ、光の混合を効果的に行なうことができる。インテグレータレンズ２８からの出射光が所望の位置で重畳される光であるので、コンデンサーレンズ２９１で角度を有した光に制御しやすい。このため、第１の実施例に示すように、透光性レンズ体２７１のような光学素子によって、ＬＥＤ２３からの出射光を平行光にすることで、角度を有した光の制御を良好に行なうことができる。
【００２８】
また、第１の実施例に係る光照射装置は、図１に示すように、複数の光源ユニット群３で構成することにより、光源ユニット群３ごとに着脱取替えが可能であり、ＬＥＤ２３の劣化状況によって光源ユニット群３を交換することにより、光照射装置１において常に均一照度を有する面状光源を構成することができる。
その上、光源ユニット群３には、複数のセグメント光源２を具備しており、各セグメント光源２には、個別に給電できるように電源（不図示）に接続されているので、セグメント毎にＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができる。液晶パネル基板の貼り合わせの用途においては、効率よく液晶画面を生産するため、同じ規格のガラス基板でも中に形成される液晶画面のインチ数やそれらの配置パターンは様々であり、同じライン（搬送系）でも、ワーク毎にシール剤の塗布領域、すなわち光照射領域が変わることは一般的である。このため、本発明に係る光照射装置１は、セグメント光源２毎にＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで点灯／消灯が選択可能であり、ワーク５毎に照射領域を選択して点灯し、光照射が不要な領域においては消灯にして使用することにより、電力損失を軽減することができる。
【００２９】
第１の実施例では、ＬＥＤ２３からの光の混合する機能をインテグレータレンズ２８が有し、角度を有した光にする機能をコンデンサーレンズ２９１で行なっていたが、この両者の機能を１つのもので実現した例を、第２の実施例として示す。
【００３０】
第２の実施例について、図３（ａ）を用いて説明する。
図３（ａ）は、ＬＥＤ２３から出射される光の中心光線に沿った断面図である。
なお、図３（ａ）には、図１及び図２に示したものと同じものに同一の符号が付されている。
【００３１】
図３（ａ）は、インテグレータレンズ２８及びコンデンサーレンズ２９１を設けない点と、拡散体２９２を設けた点とで、図１及び図２と相違する。
図３（ａ）に記載の第２の実施例の説明として、図１及び図２と共通する部分の説明は省略し、相違する部分について説明する。
【００３２】
透光性レンズ体２７１から放射された光は、透過型拡散体２９２に入射されて種々な方向に拡散されることで混合され、且つ、透過型拡散体２９２から出射される光が透過型拡散体２９２の光出射面２９２１に対して垂直方向（図３（ａ）における紙面上下方向）に対して例えば２５°以上の角度成分を有するように、指向性を有する光として出射される。
透過型拡散体２９２の光出射面２９２１から出射された光は、ワーク５に照射される。ワーク５の照射面は、コンデンサーレンズ２９１の光出射面２９１１と平行であるので、セグメント光源２からの光は、ワーク５への照射面に対しても例えば２５°以上の角度成分を有して照射される。
このとき、透過型拡散体２９２は、指向性を有するため、２５°以上の角度成分を有する光を出射しつつ、ワーク５のガラス基板の表面で反射しにくい角度以下で入射させることができる。例えば、ワーク５のガラス基板がソーダライムガラスであったとき、その屈折率がｎ＝１．５１であることから、ガラスへの入射角度が４５°から大きくなるに従って、平均反射率が指数関数的に大きくなってしまうが、本願では指向性を有する透過型拡散体２９２であるので、２５°以上の角度成分を有する光を出射させつつ、４５°より大きな光を抑制した指向性を有する出射光とすることができる。これにより、ワーク５へ２５°以上の角度成分を有するように照射しつつ、ワーク５のガラス面に対して反射されることを抑制することができる。
【００３３】
（技術側への確認事項：事前資料の米国メーカーの話は、下記のように記載しました。もし、型式を特定しておく必要が有れば、補充をお願いします。）
ここで、本願でいう指向性を有する透過型拡散体２９２を説明するため、図３（ａ）の透過型拡散体２９２を拡大した図３（ｂ）と、比較例（指向性を有さない透過型拡散体１０４）として図３（ｃ）を示す。なお、図３（ｃ）は、平板状の透過型拡散体１０４の平坦な出射面１０４１に対して直交する断面図である。
図３（ｃ）のように、出射面１０４１に対して直交する断面において、その配光分布が円状の透過型拡散体１０４の場合、ワーク５のガラス基板面で反射される角度例えば４５°以上の光を多く含み、ワーク５内部のシール剤５３への照射量が減少してしまって、非効率である。
これに対し、本願でいう指向性を有する透過型拡散体２９２とは、図３（ｂ）に示すように、その出射面２９２１に対して直交する断面において、その配光分布が楕円状を形成し、その長辺が出射面２９２１に対して垂直な方向に延びるもののことをいう。このような配光部分を有することで、指向性を有する透過型拡散体２９２は、その出射光が２５°以上の角度成分を有しつつ、４５°より大きな光を抑制することができる。
このような指向性を有する透過型拡散体２９２の例としては、Ｌｕｍｉｎｉｔ  ＬＬＣ社から市販されているＬＳＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｓｈａｐｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｅｒｓ，登録商標）が挙げられる。
【００３４】
このように、第２の実施例においても、拡散体２９２によってＬＥＤ２３からの出射光を混合されると共に、角度成分を有した出射光とできるので、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、第２の実施例においても、ＬＥＤ２３から出射光を光学素子によって平行光にすることで、透過型拡散体２９２で角度成分の制御を良好に行なうことができる。
【００３６】
なお、上記の第１及び第２の実施例では、ＬＥＤ２３からの出射光を平行光とする光学素子として、透光性レンズ体２７１を示したが、ＬＥＤ２３からの出射光の広がりを抑制できる光学素子であれば本願に用いることができる。例えば、図３（ｄ）に示すように内面に反射面２７２１を有する鏡体２７２であっても、本願に用いることができる。
また、上記の第１及び第２の実施例では、ＬＥＤ２３の個数を５つのもので説明したが、これに限定されず、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、７個のＬＥＤ２３を備えるものであってもよく、又それ以外でも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１        光照射装置
２        セグメント光源
２１      基板
２２      透光性樹脂
２３      ＬＥＤ
２４      導光体
２５      放熱用フィン
２７１    透光性レンズ体
２７２    鏡体
２７２１  反射面
２８，２８１，２８２  インテグレータレンズ
２８２１  光出射面
２９１    コンデンサーレンズ
２９１１  光出射面
２９２    拡散体
２９２１  光出射面
３        光源ユニット群
５        ワーク
５１      一方のガラス基板
５２      他方のガラス基板
５３      シール剤
５４      ブラックマトリックス
５５      配線
８        支持板
９        冷却板
９１      水冷孔
１０      電源ユニット
Ｌ        セグメント光源からの放射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010282733.tif 000006
【図５】
2010282733.tif 000007
【図６】
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